生物的高度统一性。例如地球上所有的生物都用磷脂组成细胞膜;都用脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid, DNA)作为遗传物质;用同样的4种核苷酸(脱氧腺苷酸、脱氧鸟苷酸、脱氧胸苷酸和脱氧胞苷酸)组成DNA;用同样的三连码为蛋白质中的氨基酸序列编码;遗传单位都是基因(为蛋白质编码的DNA片段和它的“开关”);使用同样的20种氨基酸来组成蛋白质,从DNA的序列到蛋白质中氨基酸的序列都使用信使核糖核酸(messenger ribonucleic acid, mRNA)作为中介;都使用三磷酸腺苷(adenosine triphosphate, ATP)作为“能量通货”,都用葡萄糖作为主要的“燃料分子”,都使用三羧酸循环作为化学反应的中心枢纽等。所有这些共同性都符合了达尔文当年的想法,即地球上所有的生物都出自同一个“祖宗”

在大爆炸后,宇宙中物质的分布不是完全均匀的。这可以从宇宙中最初的光所留下来的3K背景微波辐射得到证实。密度稍大的区域会吸引周围的物质向自己靠拢,使这些区域的物质密度越来越大,最后导致星球的诞生。

除甘氨酸以外,在这个同时与氨基和羧基相连的碳原子上,还连着一个功能基团。它们不参与肽键形成,所以叫做侧链。这样的侧链共有十九种。在氨基酸彼此相连形成蛋白质的线性分子后,这些侧链就“横着”伸出来,好像一根长绳子上等距离地分出许多短的绳子。

蛋白质形状一固定,带电荷的侧链的位置也就被固定,形成蛋白质分子上特异的电荷分布。由侧链的种类和它们的排列顺序,就可以形成各式各样形状和电荷分布的蛋白质分子。

亲脂和亲水侧链可以结合于其他分子的亲脂和亲水部位,就像把要做手术的患者固定在手术台上。而具有不同电荷性质的侧链则可以直接参与化学反应,把它分成几个容易完成的步骤,像外科医生的手术器具。

恐龙的鳞片和鸟类的羽毛都是由β-角蛋白(β-keratin)组成的,但是鳞片和羽毛里的β-角蛋白在氨基酸序列和蛋白质结构上都有一些差异,所以从鳞片β-角蛋白到羽毛β-角蛋白的转变需要DNA序列的变化。

在细胞里,打开“书页”的一个重要“开关”,就是组蛋白的乙酰化。从化学上讲,就是在组蛋白上面的一些带正电的基团(氨基—NH2)上面戴一顶“帽子”,用乙酰基把氨基上面的正电荷“屏蔽”掉。组蛋白的正电荷一减少,通过带负电的分子(包括DNA)绕成紧密结构的力量就弱了,这一部分的DNA就会“松开”,相当于“书页”被打开,里面的信息就可以被读取了。

所以DNA里面的信息能不能被读取,除了打开基因的开关(启动子)和直接读取信息的RNA聚合酶(把DNA里面的信息转录到信使RNA上去)有关外,还和DNA的甲基化状况与组蛋白的乙酰化状况有关。这些修饰并不改变DNA分子中核苷酸的顺序,却能影响基因中信息的读取。

在身体形成精子和卵子的时候,DNA上面的甲基化和组蛋白上面的乙酰化都是要被消除,重新设定的,以适应生殖细胞的功能。同样,受精卵在发育成胎儿时,里面DNA的甲基化和组蛋白的乙酰化也要重新设定,以适应胎儿发育的需要。

在精子形成的过程中,不仅要先消除DNA原先的甲基化,而且还用另一种碱性蛋白质——精蛋白,来替换组蛋白。

高纬度地带的白人合成和转运黑色素的基因发生变化,所以他们的皮肤颜色最浅,以尽可能有效地吸收高纬度地带斜射的阳光来合成维生素D,而赤道附近的黑人就没有这些变化。

人与人之间DNA序列的差异只有0.1%这个事实,也说明人类曾经经历过一个人口的“瓶颈”期。科学家们估计,在这个“瓶颈”期内,人类只剩下大约几百个人,也就是几乎到了灭绝的边缘。现在的几十亿人都由这几百个人繁衍而来。

几乎所有的生物门类里面都有人能吃的食物:从单细胞的细菌(如酸奶里面的双歧杆菌和腌菜里面的乳酸菌)、真菌(如酵母、蘑菇、木耳)到所有门类的植物,包括低等的藻类植物(如海带、紫菜),蕨类植物(如毛蕨、菜蕨、水蕨),裸子植物(如松子、银杏),被子植物(包括各种蔬菜、水果、种子、根茎,甚至花朵),到几乎所有门类的动物,包括腔肠动物(如海蜇),软体动物(如蜗牛、蚌),甲壳动物(如虾、螃蟹),昆虫(如蚕蛹、蝗虫、蝎子、蚂蚁),到脊椎动物,包括鱼类,两栖类(如青蛙),爬行类(如蛇),哺乳类(如牛、羊、猪),鸟类(如鸡、鸭、鹅)。可以说没有什么门类的生物是人类不能吃的。

减数分裂的作用不只是把遗传物质减半,而且还能在两份DNA之间进行交换。两份DNA分子先是按照序列的相似性和对应性排在一起,然后不同DNA分子上的对应片段随机互换。这样得到的DNA分子就是两份遗传物质的“混杂物”。这个过程叫做同源重组。

有性生殖也不限于多细胞生物,单细胞的真核生物也可以进行这样的活动。比如酵母菌在营养充足时用无性的出芽方式繁殖。一旦营养缺乏,双倍体的酵母就会进行减数分裂,形成单倍体的“配子型孢子”(分为a型和α型)。这两种配子型孢子在萌发后能够融合,形成新的双倍体酵母细胞。它的遗传物质经过同源重组和两型结合,已经和原来的“父母”细胞不同,在困难的环境下有更强的生存能力。

通过有性生殖,同一物种的不同个体之间可以实现遗传物质的“资源共享”。

二是“补缺陷”。两份遗传物质结合,受精卵以及后来由这个受精卵发育成的生物体里面的细胞中的DNA分子就有了双份。

三是“备模板”。一个DNA分子上的损坏可以用另一个DNA分子为模板进行修复。

四是通过同源重组对两个生物体的基因进行“重洗牌”。这就有可能把有益的变异和有害的变异分开来,而且可以把两个生物体有益的变异结合在一起。

初恋时,血液中神经生长因子(nerve growth factor)的浓度会增加,性渴求时,性激素(睾酮testosterone和雌激素estrogen)的分泌会加速。在爱恋期大脑会分泌多种神经递质,包括多巴胺、肾上腺素(norepinephrine)和5-羟色胺(serotonin)使人产生愉悦感。

配偶间长期的感情关系则由催产素(oxytocin)和升压素(vasopressin)来维持。催产素的作用并不只是促进分娩,而是和母爱、对配偶的感情(无论男女)有密切关系。升压素的结构和催产素相似。它的功能也不仅是收缩血管,而且也和配偶之间关系的紧密程度有关。

有些雄性动物为了把自己的基因传下去,甚至采取了“自我牺牲”的手段。有些雄蜘蛛在交配完成后,甘愿被雌蜘蛛吃掉。另一种蜘蛛(yellow garden spider, Argiope aurantia)在把性器官插入雌蜘蛛的体内后,在几分钟之内就会心跳停止而死亡。它的“遗体”就成了“贞操带”,防止其他雄蜘蛛与这只雌蜘蛛交配。

据估计,人的Y染色体在过去的3亿年间(从哺乳动物和爬行动物分开时算起)已经失去了1393个基因,也就是每100万年丢失约4.6个基因。现在Y染色体只剩下几十个基因,按照这个速度,再有1000万年左右,Y染色体上的基因就会被“丢光”,也许其中也包括性别决定的SRY基因。

干细胞保存自己的方法就是进行不对称分裂。干细胞分裂时,一个子细胞仍然是干细胞,另一个细胞则分化成替补细胞。在需要的时候,干细胞也可以进行对称分裂,这样形成的两个子细胞都是干细胞。这样,干细胞可以在不断生成替补细胞的同时,使自己的数量基本保持不变,成为我们一生中“取之不尽”的细胞更新的来源。

培养这些细胞的条件非常苛刻,极费人工,包括要每天更换昂贵的培养液,还需要用长到一定天数(早或晚都不可以)的胎鼠的成纤维细胞作为饲养层(并不是要吃这些胎鼠细胞,而是通过它们获得控制信号)。还有一个困难是培养液中不能有任何抗生素。要这样长时期频繁的更换培养液又不被微生物污染,不易做到。

再一个例子是常用的解热镇痛药扑热息痛。它不但能被肝脏转化为有害物质,还会消耗肝细胞中的谷胱甘肽。所以扑热息痛使用过量会造成肝损伤甚至肝坏死。

由于DNA复制过程的特点,DNA每复制一次,端粒就会缩短一点。如果端粒不被修复,DNA复制若干次后,端粒就短到不再能够保持DNA完整的程度。这就是为什么人的成纤维细胞在体外只能分裂50来次就停止分裂并且死亡,因为这种细胞不能修复端粒。

但是在通过出芽繁殖的面包酵母中,继承细胞损伤的母体细胞的端粒在细胞分裂时并不缩短,说明端粒酶活性缺失并不是母体细胞老化的原因。同样,DNA双链断裂的修复也是为体细胞的生存所需要的,体细胞也有这样的修复机制,所以这种机制也不大可能是生殖细胞永生的原因。

人在生成卵细胞时,两次减数分裂形成的4个细胞中,只有1个成为卵细胞,其他3个都变成极体细胞而退化,而不是4个细胞都成为卵细胞。这种“浪费”的做法也许就是把受损产物都集中到极体细胞中去,让卵细胞“全新开始”。

人在生成卵细胞时,两次减数分裂形成的4个细胞中,只有1个成为卵细胞,其他3个都变成极体细胞而退化,而不是4个细胞都成为卵细胞。这种“浪费”的做法也许就是把受损产物都集中到极体细胞中去,让卵细胞“全新开始”。恢复青春的机制还包括外遗传修饰(epigenetic modification)的重新设定,包括DNA的甲基化和组蛋白的乙酰化。它们不改变DNA的序列,但是可以影响基因表达的状况。生殖细胞和受精卵里面的外遗传修饰都是经过大规模改变的。

昆虫肌肉的力量常常让我们惊异。比如亚洲织叶蚁(Asian weaver ant)可以“口衔”超过自己体重100倍的物体;跳蚤能够跳到超过自己身高100倍的高度;蜣螂(俗称屎壳郎)更能推动自己体重1140倍的粪球!

Ⅰ形肌球蛋白和Ⅴ型肌球蛋白的“尾巴”都能够和生物膜结合,所以能够“背”着由生物膜包裹的细胞器(比如线粒体、内质网、高尔基体、分泌泡)沿着肌动蛋白的“轨道”运动,起到运输的作用。Ⅰ型肌球蛋白以单体起作用,Ⅴ型肌球蛋白以双体起作用。